Naujame „The Crop Journal“ tyrime mokslininkai

Naujame „The Crop Journal“ tyrime mokslininkai

vaizdas: giluminio mokymosi dujotiekis paketiniu būdu apdoroja kukurūzų stiebo kompiuterinių tomografinių vaizdų seriją, kad būtų galima vizualizuoti ir analizuoti jo kraujagyslių charakteristikas.
peržiūrėti daugiau

Kreditas: Chunjiang Zhao per The Crop Journal

Augalo kraujagyslių sistema yra būtina norint išlaikyti stiebo struktūrą, teikti mechaninę atramą ir tiekti išteklius įvairiems augalų organams. Tačiau šių kraujagyslių pluoštų struktūra ir pasiskirstymas atskiruose augaluose labai skiriasi, ir tai yra didelis iššūkis automatizuoti jų identifikavimo ir kiekybinio įvertinimo procesą. Todėl žemės ūkio tyrimams gyvybiškai svarbus gebėjimas greitai ir tiksliai atlikti šių augalų sistemų kiekybinį ir funkcinį įvertinimą.

Histologinis suskirstytų augalų audinių tyrimas (atliekamas mikroskopu) yra augalų anatomijos ir mikroskopijos metodų pagrindas. Tai yra šviesa, fluorescencija ir elektronais pagrįsti metodai, tai yra vidinio audinio augalų tyrimų pagrindas. Tačiau fizinis ir cheminis apdorojimas ruošiant mėginius šiems metodams gali pakeisti natūralią mėginių struktūrą. Tačiau naudojant mikrokompiuterinę tomografiją (mikro-CT) galima gauti didelės skiriamosios gebos vaizdus su minimaliu išankstiniu apdorojimu, kuris nesugadins audinių mėginių. Deja, norint atkurti KT vaizdą, reikia atlikti kai kuriuos rankinius koregavimus, dėl kurių stebėtojas nesąmoningai įveda klaidų ir pokyčių.

Kalbant apie galimybes, giliojo konvoliucinio neuroninio tinklo (CNN) metodas, duomenimis pagrįsta funkcijų ištraukimo technika, tik neseniai pasiekė pažangiausią našumą aptinkant objektus segmentuotuose vaizduose, todėl jį galima reguliariai naudoti vaizdams. augalų fenomikos fenotipų nustatymas (ty augalo fenotipo ir jo evoliucijos tyrimas). Dabar Pekino žemės ūkio ir miškų mokslų akademijos (BAAFS) mokslininkų grupė, vadovaujama dr. Jianjun Du sukūrė CNN pagrįstą giluminio mokymosi dujotiekį, kuris gali greitai atlikti tikslią kraujagyslių pluošto architektūros analizę. „Manome, kad galime žengti naujus žingsnius, kad suprastume ryšį tarp kraujagyslių pluošto architektūros vieno augalo lygmeniu ir su vandens transportu susijusių savybių. sako dr. Chunjiang Zhao, atitinkamas tyrimo, kuriame išsamiai aprašomi jų metodai ir išvados, autorius. Tyrimas buvo paskelbtas internete 2022 m. gegužės 27 d Augalų žurnalas.

Komandai buvo ypač įdomu ištirti, kaip augalai, išreiškiantys plastiškumą savo stiebų struktūroje, gali greitai prisitaikyti prie aplinkos. Būtent šis plastiškumas leidžia keisti struktūrą netrukdant augimui ir vystymuisi. Norėdami jį ištirti, jie augino kukurūzus natūraliomis ir sausros sąlygomis ir naudojo informaciją, gautą iš kompiuterinės tomografijos vaizdų, kad ištirtų skirtingų stiebo tarpmazgių kraujagyslių ryšulius (tai yra stiebo dalis tarp dviejų mazgų arba išsišakojusių sričių), įvertintų stiebo architektūrinius skirtumus. struktūrą ir ištirti ryšį tarp srauto greičio ir struktūrinių savybių. Jų vamzdynas apdorojo vaizdus ir aptiko kraujagyslių pluoštus augaluose, nustatė konkrečias zonas (periferiją, epidermį ir vidines zonas) juose, suskirstė pluoštus į fenotipus pagal specifinius požymius (kokybę, kiekį, dydį ir formą), ir atliko statistinę šių požymių analizę skirtinguose kamieno tarpubambiuose. Jie taip pat atliko sulčių srauto eksperimentus, kad ištirtų kukurūzų kraujagyslių pluoštų požymius vieno augalo lygmeniu, kad sužinotų apie skirtingų fenotipų vandens naudojimo efektyvumą.

„Galėjome pasiekti trijų sekundžių vaizdo apdorojimo laiką ir pirmą kartą apšvietėme kukurūzų stiebo epidermio (kuris yra atokiausias sluoksnis) storį. Mūsų vamzdynas taip pat yra neįtikėtinai tikslus. Bandymų metu buvo surašyti visų tipų tarpmazgių kraujagyslių pluoštai ir kiekybiškai įvertinti su dydžiu susiję bruožai su R.2– tai rodo konsistenciją – daugiau nei 0,98. Dr. Du paaiškina jų tyrimo naujumą.

Be to, sulčių srauto eksperimentai parodė, kad tekėjimo greičiui įtakos turėjo ne tik kraujagyslių pluoštų struktūra, bet ir aplinkos bei meteorologinės sąlygos.

Taigi kodėl šios išvados tokios svarbios? „Manome, kad padėjome pagrindą gilesniems tyrimams, susijusiems su genų, būtinų vandens naudojimo efektyvumui nustatyti, identifikavimui ir pasėlių veislių, galinčių užtikrinti nacionalinį aprūpinimą maistu, kūrimui. Dujotiekis tikrai leidžia ateityje atlikti ryšį tarp sulčių srauto ir specifinių kraujagyslių pluoštų savybių. sako dr. Eik su šypsena. Jų tyrimai gali padėti ateityje sukurti geresnius, atsparesnius pasėlius!

***

Nuoroda

DOI: https://doi.org/10.1016/j.cj.2022.04.012

Autoriai: Jianjun Du, Ying Zhang, Xianju Lu, Minggang Zhang, Jinglu Wang, Shengjin Liao, Xinyu Guo ir Chunjiang Zhao

Filialai:
Pekino pagrindinė skaitmeninės gamyklos laboratorija, Informacinių technologijų tyrimų centras, Pekino žemės ūkio ir miškininkystės mokslų akademija, Kinija

Apie profesorių Chunjiang Zhao
Dr. Chunjiang Zhao, Kinijos inžinerijos akademijos narys, 1993 m. Kinijos žemės ūkio universitete įgijo daktaro laipsnį. Šiuo metu jis yra Pekino žemės ūkio ir miškų mokslų akademijos profesorius ir kuria efektyvaus informacijos gavimo, kiekybinės analizės technologijas. , diagnostinių sprendimų priėmimas ir pažangios įrangos valdymas. Jis paskelbė daugiau nei 400 straipsnių ir įkūrė Tarptautinį pažangiųjų informacinių technologijų žemės ūkio simpoziumą, siekdamas skatinti mokslininkų ir inžinierių bendradarbiavimą. Jis eina patarėjo pareigas Kinijos žemės ūkio ministerijoje, Gamtos mokslų fonde ir Mokslo ir technologijų ministerijoje.


Atsisakymas: AAAS ir EurekAlert! nėra atsakingi už naujienų pranešimų, paskelbtų EurekAlert, tikslumą! prisidėjusioms institucijoms arba bet kokios informacijos naudojimui per EurekAlert sistemą.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.